配網故障告警的風險智能預判及預防措施分析

瀏陽新華電力有限公司 張愛輝 中國電建集團海南電力設計研究院有限公司 蔣銀華

1 系統建設思路

1.1 設計思路

從當前所應用的自動化系統出發，借助智能化、信息化數據將不同系統的接口進行有效連接，進而得到不同類型的數據信息。利用相關系統得到的主網設備以及拓撲結構等，保證配網生產管理和相關設備運行臺賬信息。明確配網地理信息數據，加強與用戶的緊密聯系，得到相關配網拓撲模型和線路圖。利用相關管理系統得到用戶配變、分類等數據信息。借助營采系統得到電量、計量點之間的關系信息。這種通過有效獲取數據信息，實現傳送方式的實時到達，對降低配電網故障、風險預警有著基礎而重要的作用，與此同時能夠提供更加全方面、全過程的技術信息，提高電力企業的管理質量和管理效率。

1.2 建設目標

首先，需要與專家所提供的風險分析、故障恢復等相關決策信息相結合，確保調度工作人員在進行故障檢查、故障修復等環節，能夠實現故障源的精準定位，準確判定故障風險等級，從而實現多角度、全方位的信息支持，確保信息準確、分析科學、處理得當；其次，需依據配網的實際運行情況，進行事故預警、故障診斷等分析處理工作，進而做出科學、合理的決策判定，制定明確的處理方案，保證故障在第一時間得到有效處理。

此外，對于故障判定和分析來說，需要重視全過程的分析和處理，提高計算結果的穩定性與有效性，保證具有較強的實用性。方案制定的過程中，主要以安全分析、風險檢修及設備預警為核心，實現方案的最優化處理。

1.3 研究關鍵技術與難點

在實際設計過程中，應重視人工智能等技術的應用，從而實現信息的動態、實時監聽；當調度的自動化、智能化及信息技術水平不斷提高時，會更多的融入電網設備和控制功能，進而提升配網的自動化水平，數據不斷增多的同時，也在告警窗口進行有效的匯總和聚集。然而，受集約化水平管理及精細化工作要求，在電力調度實際工作中，存在值班調度員人數有限，調度日常事務卻不斷的累加的情況；一旦配網出現異常、故障等問題時，各類信號會隨之涌入到電網告警處，在此背景下，僅依靠人工進行相關作業無法對故障信息進行及時的監測和處理，對故障信息的記錄與發布產生了不利影響，無法有效滿足電網部門推行的快速復電的需求，進而導致配網可靠性和穩定性有所下降。

以110kV 失壓變電站為例，將其作為起點，失壓變電站35kV 母線為終點，進行復電路徑的尋找。一般情況下110kV 失壓變電站有兩段失壓35kV 母線，因此可通過尋找兩條失壓35kV 母線進行復電路徑的找尋，將分段開關當作路徑復電的電源。同時，應重視故障信號感應系統的研發，借助人工智能、數據監測等信息技術，對系統信息進行實時、動態監測，通過數據的過濾和篩選，使得數據能夠在指定的時間內進行動作信號有機組合，進而形成具有規律性的信息矩陣，再利用相關的邏輯運算推理的方式實現配網的智能化告警。

當告警信息無法及時進行捕捉時，則可通過人機合作的方式進行界面的匹配和干預，實現告警事件的有效判定。通過告警事件進行系統交互輸出，保證服務的多元化，實現事件的直接發布。對于系統平臺來說，其技術在應用過程中的難點主要在于告警的智能化分析、知識庫的科學管理以及參數功能的精確控制。上述技術能有效解決后期的數據維護、功能調試及故障維修過程中對系統產生的不利影響，從而實現系統的高效使用[1]。

1.4 風險評估體系研究

當配網發生故障時，有效分析故障告警事件能對故障性質進行科學合理判定，幫助相關工作人員進行方案的優化和完善，實現決策的智能化、信息化水平。與此同時，建立科學、有效的風險管控機制能夠有效進行風險的識別、分析與監視。因此，在進行風險建模期，應重視數據的發掘、風險因素的有效判定。在進行風險評估時，應與不同類型的檢測手段相結合，進行數據的精確監督，再依據其影響程度進行量化的管理和發布。

在進行風險監視和管理控制時，應依據風險評估系統的信息制定，借助可視化的監控工具進行風險的控制。此外，在進行風險評估體系的建立時，還需依據具體落實情況，進行風險管控方法的科學、精準制定，為面對不同類型的風險管控提供全面的技術和數據支持，以提升風險防控水平，保證電力生產的安全性和穩定性。

2 系統設計

2.1 系統硬件結構

在數據的有效收集和處理過程中，應準確收集運行狀態參數、電氣環境參數以及配網數據，與配網四周的環境相結合，有效判定環境氣體濃度和溫濕度，保證設備運行良好。其中，設備的運行參數主要是指開關狀態和電氣量參數等。借助通信管理單元進行數據的有效收集，進而實時傳送到監控后臺，對后臺監控中心與客戶端進行指令的下達，實現例如開關、刀閘等狀態的開啟或關閉。從而改善配網設備的整體運行環境和狀況，降低故障發生的頻率，提高設備的整體運行效率。

2.2 故障預判算法

間隔層主要是進行設備的間隔保護，在模塊化思想的基礎上進行模塊的多功能保護，主要有主功能模塊、遠程協同模塊的保護。其中，對于主功能模塊來說，其處理方式主要為采樣報文，在實際的采樣中對解析結果進行科學發送，實現一次設備的精準操作。利用相關通信規約，利用變電站中的總線進行報文通信的保護。在此過程中，應綜合考量網絡負荷容量、協同信息數量，與此同時，為有效降低交換機的采樣率，進而造成網絡通信水平的降低，需要對相關的保護方案進行雙過程總線方案的設置。

在進行傳統微機保護過程中，一般采用半波積分算法的方式進行電壓和電流的保護，當故障處于暫停狀態時，應充分借助半波積分面積進行電流有效值的測定，實現電流變化故障的計算，利用半波積分面積數據可對故障的主要發展趨勢進行精確判定。為防止個別數據影響整體計算結果，應進行周波的合理預判。

2.3 故障診斷設計

在進行故障設計過程中可以采用并行的方式，有助于提升診斷的質量和水平。電氣設備在進行動態數據庫信息的收集過程中，有效借助數據運行參數進行預判系統和故障診斷的判定，從而將邏輯推理知識庫的故障和動態數據庫信息進行有效融合，當兩者能夠充分融合和匹配時需進行邏輯推理的跳轉，借助傳統診斷思維進行合理的預判，當邏輯推理知識庫中缺乏故障征兆時，則能夠借助神經網絡推理機制進行合理計算，從而獲得相應的數據計算結果。

在進行診斷時，應對診斷過程進行有效解釋，及時更新邏輯推理的知識庫，從而不斷獲得經驗積累，當系統使用年限不斷增加時，邏輯推理知識庫的內容也更加完善和豐富。邏輯推理知識庫能實現定位和故障診斷功能，進而實現故障的有效預判。此外，在進行系統的整體分析和成套采集時，需對配網設備可能發生的故障進行有效判定，從而借助多種命令和權限進行故障的處理[2]。

2.4 故障告警處理流程

電力系統中的結構相互之間聯系緊密，所以故障警告問題也并非單獨發生，甚至部分故障警告會發生相關的連鎖反應，造成更多告警故障的發生。也就是說，極易發生系統監測到的部分告警自身并非是故障源，之所以發生故障是因其他故障源引發的。所以，在進行告警中重視邏輯拓撲關系的應用確有必要。利用邏輯拓撲關系能夠實現根源性故障告警的快速尋找，進而對故障進行準確定位，提高故障處理的處理質量和處理效率，從而有助于提升設備的整體服務效率，降低工作人員的工作負荷。

邏輯拓撲結構有效建立的同時，還需要加強統計數據平臺的管理，從而保證動力環境、通信網絡以及應用業務等不同功能之間的告警信息的收集。廠家不同、告警信息的角度也并不相同，所以應做好告警信息的有效合并，進而提高告警信息的精確性和有效性。邏輯拓撲結構能夠實現告警的智能化管理，對故障根源位置進行精確判斷，在智能化、自動化分析后進行告警信息的判定，不同的主告警能夠實現連鎖告警功能，可以依據告警信息快速的判斷故障類型。通過對告警事件進行科學分級后建立相關的監控臺列表，及時對數據進行更正，告警事件能夠實現語音、信息的發送，告警事件能夠以存儲的方式收入到告警庫中，進而形成不同類型的報表。

圖1 配網運行告警信息綜合平臺架構

2.5 告警智能歸并與故障點定位

對于配網故障告警管理來說，重要的是告警的智能歸并和故障根源定，主要采用對引擎進行科學歸并的方式進行故障的有效處理，在告警事件中，其主要關聯內容主要有動力環境、通信網絡及系統軟件等邏輯拓撲知識庫的建立。在告警智能歸并流程中系統能夠快速接收相關告警事件，利用智能歸并法進行故障的判定。對結果進行科學分析后可將經驗輸入知識庫與邏輯拓撲結果有機融合，從而優化和改善規則。

3 仿真實驗

依據相關因素和風險值符號對照表可得出當其他變量不發生改變時，故障次數的影響因素主要有可控風險值、負荷比風險次數以及停電可控風險值等。一般情況下，上述部分因素會對發布、用戶數以及停電時長產生一定的影響。因此，對于發布問題需要進行影響因素、影響程度的判定，其中單因素不同時段的K 值分析表如表1。

表1 單因素K 值分析

一般來說，電網公司可依據時間的設定進行停電時間的有效發布，當用戶感知能力較為敏感時若未能及時、有效的發布停電信息，容易降低用戶的體驗感。通過對相關因素進行分析得出，不同因素時間段斜率不同，對排序分析影響的不同因素時間段和重要程度進行有效判定，能夠獲得差異的有效判定，在此過程中對風險次數的影響強度也能夠有效判定，獲得準確數據。而對用戶來說，當一定范圍內發生配網用電故障時，新增斷電風險也隨之增加，因此當用戶能夠敏感的感知到發生斷電的可能時，能夠及時與電網公司溝通，最大程度的降低故障發生的可能性。

綜上，電網的發展與智能化、自動化技術的進步使得電力系統的規模不斷擴大，配網的整體運營方式逐漸復雜，調度人員的工作負荷不斷增加，相關數據信息也日益增多，若在此過程中未能及時、準確的發現故障問題，極易對電力安全產生不良的影響。因此需重視配電網的故障檢測工作，在配電網的故障風險檢測中，有效融入智能化、信息化技術有助于從主網設備、拓撲結構以及實時數據等方面實現故障與風險的準確判斷，確保衡量結果的有效性和科學性。在此過程中，積極借助相關故障判定方式，進而形成合理的專家知識庫系統，有助于配網故障根源的有效定位，提高處理故障的管理質量和水平。